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四地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的組織和管理,GIS數(shù)據(jù)管理方式的發(fā)展GIS數(shù)據(jù)庫(kù)GIS中數(shù)據(jù)的組織和分層實(shí)例,一、GIS中數(shù)據(jù)管理方式的發(fā)展,GIS應(yīng)用軟件,空間和屬性數(shù)據(jù)文件,,管理方式,文件管理,1970-,GIS應(yīng)用軟件,空間數(shù)據(jù)庫(kù),空間與屬性獨(dú)立管理,文件管理,管理空間數(shù)據(jù)的軟件,DBMS管理屬性數(shù)據(jù),,,,屬性數(shù)據(jù)庫(kù),,管理方式,1985-,GIS應(yīng)用軟件,空間與屬性獨(dú)立管理,文件管理,空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù),,,使用商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù),管理方式,1995-,GIS應(yīng)用軟件,空間與屬性獨(dú)立管理,文件管理,空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù),,,使用商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù),管理方式,對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)象數(shù)據(jù),1998-,二、GIS數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)要求：1）最小冗余度原則；數(shù)據(jù)盡可能不重復(fù)。2）應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)資源的共享原則：以最優(yōu)的方式服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序。3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性原則：數(shù)據(jù)的存放盡可能地獨(dú)立于使用它的應(yīng)用程序。4）統(tǒng)一管理原則：能夠用一個(gè)軟件統(tǒng)一管理這些數(shù)據(jù)。,GIS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程,第一步需求分析第二步原型概念化設(shè)計(jì)第三步GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)第四步自動(dòng)化方案制定第五步試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施第六步數(shù)據(jù)庫(kù)總體實(shí)施,數(shù)據(jù)來(lái)源清單,數(shù)據(jù)功能參照表,概念化設(shè)計(jì),1）數(shù)據(jù)庫(kù)的宏觀地理定義主要指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)比例尺、地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)的定義。2）數(shù)據(jù)庫(kù)的地理特征設(shè)計(jì)對(duì)于各種地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)中以什么幾何形式表達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3）數(shù)據(jù)庫(kù)表格及其關(guān)系的設(shè)計(jì)表達(dá)對(duì)與地理特征有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中表達(dá)方式的設(shè)計(jì)。4）數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)的評(píng)定根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用目的和數(shù)據(jù)內(nèi)容及使用方式來(lái)評(píng)價(jià)前面三步的設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)籌的考量。5）數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型將GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)起草成正式的文件，作為后面詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)參考。,數(shù)據(jù)庫(kù)的宏觀地理定義,宏觀地理定義通常包括以下三個(gè)內(nèi)容：比例尺、地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)。1）比例尺比例尺是指地圖和地表上長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，它是地圖或數(shù)據(jù)精度和詳細(xì)程度的標(biāo)志。2）地圖投影和地理坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可以有以下幾種選擇1）將所有數(shù)據(jù)放入一個(gè)帶。2）將各帶分別存放。3）選擇不同的地圖投影。4）選擇使用地理坐標(biāo)系統(tǒng)。,地圖投影選擇的基本原則,1）任何地圖投影均有變形。2）等形投影保持小區(qū)域內(nèi)不變，但任何一種投影不能保證大范圍內(nèi)的不變。3）等面積投影保持同比例的情況下面積不變。4）等距離投影保持某種距離上下不變，但任何一種投影均不可能保持一幅地圖上任何兩點(diǎn)的距離均是不變的。等方向投影保持地圖上的方位角與真實(shí)方位角相同。,投影和坐標(biāo)系統(tǒng)選擇的一般原則,1）在經(jīng)常需要投影變換而且覆蓋面積較大的情況下，應(yīng)該使用地理坐標(biāo)系統(tǒng)。2）笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)于小面積和一個(gè)固定的坐標(biāo)系最為適合。3）根據(jù)研究區(qū)的形狀來(lái)選擇變形最小的投影。4）如果有地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的話，應(yīng)該使用地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。5）如果研究區(qū)的面積很重要時(shí)，可以考慮使用一種等面積的投影進(jìn)行面積計(jì)算，而數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)時(shí)可以使用另外一種投影。,,,,1）數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的組織,GIS中數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的分析主要包括：①數(shù)據(jù)分層；②數(shù)據(jù)在各層次上表達(dá)的形式及其格式；③數(shù)據(jù)屬性信息的內(nèi)容。,數(shù)據(jù)分層的考慮因素,①具有同樣的特性，即數(shù)據(jù)有相同的屬性信息。②比例尺的一致性。③該層數(shù)據(jù)會(huì)有同樣的使用目的和方式。④不同部門(mén)的數(shù)據(jù)通常應(yīng)該放入不同的層，便于維護(hù)。⑤數(shù)據(jù)庫(kù)中需要不同級(jí)別安全處理的數(shù)據(jù)。⑥數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類數(shù)據(jù)的更新可能使用各種不同的數(shù)據(jù)源，在分層中，使用不同數(shù)據(jù)源更新的數(shù)據(jù)也應(yīng)分層進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于更新。⑦即使是同一類型的數(shù)據(jù)，有時(shí)其屬性特征也不相同，所以也應(yīng)該分層存儲(chǔ)。,,問(wèn)題,什么是數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中通過(guò)什么方式存儲(chǔ)？,數(shù)據(jù)文件有哪些基本的格式？,數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)文件有什么差異？,舉例說(shuō)明什么是柵格數(shù)據(jù)？,什么是矢量數(shù)據(jù)，與柵格數(shù)據(jù)的區(qū)別是什么？,2）空間數(shù)據(jù)庫(kù)屬性表與屬性關(guān)系設(shè)計(jì),步驟：①設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)的表格；②對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行規(guī)范化；③定義主關(guān)鍵項(xiàng)和外部關(guān)鍵項(xiàng)；④使用實(shí)體關(guān)系模型來(lái)定義關(guān)系；⑤關(guān)系表的再規(guī)范化。,(1)設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)的表格,●唯一性在每個(gè)表中，每個(gè)記錄的關(guān)鍵項(xiàng)必須是唯一的；●不變性不含有其他方面的信息；●不重復(fù)性不會(huì)被重復(fù)使用，即某一個(gè)值被刪除后，不會(huì)再被使用；●可獲得性可通過(guò)查詢獲取到此信息。,(2)空間數(shù)據(jù)的均衡化,將數(shù)據(jù)庫(kù)中各關(guān)系表進(jìn)行分解，使其變成更簡(jiǎn)單、更穩(wěn)定的一套關(guān)系表的過(guò)程叫數(shù)據(jù)庫(kù)的均衡化。,規(guī)范化,(3)使用實(shí)體—關(guān)系模型來(lái)規(guī)范化關(guān)系表,①首先要識(shí)別實(shí)體。②決定實(shí)體間的關(guān)系。③決定各實(shí)體的關(guān)鍵項(xiàng)。④進(jìn)行連接，構(gòu)成連通的圖表。,,(4)邏輯數(shù)據(jù)圖,,,3）數(shù)據(jù)字典,1）數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容2）數(shù)據(jù)文件的命名方法3）數(shù)據(jù)字典的元數(shù)據(jù)內(nèi)容。,數(shù)據(jù)字典,1）數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容①數(shù)據(jù)庫(kù)的總體組織結(jié)構(gòu)；②數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)的框架；③數(shù)據(jù)層的詳細(xì)內(nèi)容定義及結(jié)構(gòu)；④數(shù)據(jù)命名的定義；⑤元數(shù)據(jù)內(nèi)容等。,數(shù)據(jù)字典中各數(shù)據(jù)層的詳細(xì)內(nèi)容定義及結(jié)構(gòu),●標(biāo)題類信息：名稱、類型、數(shù)據(jù)質(zhì)量；●各層的有關(guān)文件、表、各表的項(xiàng)及各項(xiàng)的定義、有效值范圍等；●地理參考方面要求滿足的情況；●其它有便于說(shuō)明和理解的文字或圖表等；●各層空間及屬性的質(zhì)量控制規(guī)范；●各層編號(hào)系統(tǒng)與其它各標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)系統(tǒng)的關(guān)系；●各層數(shù)據(jù)的使用與各應(yīng)用類型的關(guān)系等。,4、地理信息編碼,地理信息編碼的意義,定量信息可以被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別，而定性信息必須首先“數(shù)字化”才能被計(jì)算機(jī)接受，它是通過(guò)采用一種編碼方法將定性信息用“屬性特征碼”（簡(jiǎn)稱特征碼）表示，這樣就可以將定性屬性信息輸入計(jì)算機(jī)中。,地理信息編碼的意義(續(xù)),地理信息編碼就是用數(shù)字或字符標(biāo)記空間對(duì)象的屬性。它既是標(biāo)識(shí)空間對(duì)象的標(biāo)志，組織和編排地理數(shù)據(jù)的媒介，又是存儲(chǔ)和檢索的標(biāo)志，是不可缺少的空間數(shù)據(jù)的一個(gè)組成部分。,地理特征碼,簡(jiǎn)稱屬性碼，或特征碼。用來(lái)表示空間要素的類別、級(jí)別等分類特征或其它質(zhì)量特征的數(shù)碼或字符。,地理信息編碼方法,地理屬性編碼法圖形屬性編碼方法,地理屬性編碼,將真實(shí)世界地理事物和現(xiàn)象的定性與定量信息結(jié)合起來(lái)，直接進(jìn)行分類和分等定級(jí)，根據(jù)類別和等級(jí)賦予一定代碼的方法稱為地理屬性編碼。,圖形屬性編碼,對(duì)空間事物和現(xiàn)象的類別與等級(jí)，按某種地圖表現(xiàn)形式賦予一定代碼，這種方法可稱為圖形屬性編碼。例如道路可用線型、寬度、顏色等參數(shù)值描述。,屬性信息編碼原則,一致性系統(tǒng)性通用性和標(biāo)準(zhǔn)化可擴(kuò)展性,編碼的一致性,一致性指對(duì)象的專業(yè)名詞、術(shù)語(yǔ)的定義必須嚴(yán)格保證概念的一致，對(duì)代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語(yǔ)必須是唯一的。,編碼的系統(tǒng)性,各種地理現(xiàn)象是地理系統(tǒng)的組成部分，彼此之間相互聯(lián)系、相互影響。編碼的系統(tǒng)性就是指在設(shè)置代碼時(shí)要明確地反映出現(xiàn)象之間的固有關(guān)系，具有嚴(yán)密的邏輯性、層次性和關(guān)聯(lián)性。,編碼的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化,即要與國(guó)家已頒布的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一致，直接引用或參照標(biāo)準(zhǔn)。這樣便于數(shù)據(jù)共享和交換，為數(shù)據(jù)的通用性創(chuàng)造條件。,編碼的可擴(kuò)展性,代碼的碼位設(shè)置一般要求緊湊經(jīng)濟(jì)，減少冗余代碼，但必須留有擴(kuò)展的余地，避免因新對(duì)象的出現(xiàn)而使原有編碼系統(tǒng)失敗。,三、GIS中數(shù)據(jù)組織和分層實(shí)例,,Mapinfo中的圖表關(guān)系,使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)集中管理提高了數(shù)據(jù)共享的能力數(shù)據(jù)獨(dú)立于軟件便于多用戶操作缺點(diǎn)效率不高（到目前為止）空間操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫(kù)難以進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)較困難,圖層定義和建立,,理解地圖,地圖是多個(gè)圖層信息的復(fù)合,圖層包括矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)文字每個(gè)圖層表現(xiàn)不同的專題要素,下圖包括了哪些專題要素？,,理解圖層,圖層是具有關(guān)系的空間對(duì)象的集合劃分依據(jù)空間對(duì)象的關(guān)系空間對(duì)象類型圖層間的可見(jiàn)性管理的效率,莫愁湖,,,,,,,,,,,,,調(diào)整上下關(guān)系,適當(dāng)合并圖層,,,,,,,,,莫愁湖,,,,,,,,